比例积分—微分控制.PPT

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比例积分—微分控制

8.4.4 带死区的PID算式 在微型机控制系统中,某些系统为了避免控制动作过于频繁,以消除由于频繁动作所引起的振荡,有时也采用带死区的PID控制系统,如图7—14所示。 带死区的PID控制算式为 (7—23) 式中,K为死区增益,其数值可为0,0.25,0.5,1等。 微机控制技术 8.4.4 带死区的PID算式 在图8.20中,死区B是一个可调的参数。其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。B值太小,使调节动作过于频繁,不能达到稳定被调对象的目的。如果B取得太大,则系统将产生很大的滞后。当B=0(或K=1)时,则为PID控制。 微机控制技术 图8.20 带死区的PID动作特性图 微机控制技术 8.4.4 带死区的PID算式 该系统实际上是一个非线性控制系统,即当偏差绝对值|E (k)|≤B时,其控制输出为KP(k) ;当 时,则输出值P(k)以PID(或PD,PI)运算结果输出。其计算程序流程如图8.21所示。 微机控制技术 图8.21 带死区的PIDq控制流程图 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 在化工和冶金工业生产中,经常需要将两种物料以一定的比例混合或参加化学反应,如一旦比例失调,轻者影响产品的质量或造成浪费,重者造成生产事故或发生危险。例如,在加热炉燃烧系统中,要求空气和煤气(或者油)的比例一定,若空气量比较多,将带走大量的热量,使炉温下降。反之,如果煤气量过多,则会有一部分煤气不能完全燃烧而造成浪费。 微机控制技术 图8.22 空气/煤气比例调节系统 在模拟控制系统中,比率调节多采用单元组合仪表来完成,如图7—16所示。 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 该系统的原理是,煤气和空气的流量差压信号经变送器及开方器后分别得到空气和煤气的流量Q a和Qb,Q a,Q b经除法器得到一个比值K(k),K(k)与给定值R(k)相减得到偏差信号E(k)=R(k)-K(k) ,此偏差信号经PID调节器输出到电/气转换器去控制空气的阀门,以使空气和煤气的比例一定,这种系统又叫做固定比率控制。 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 由图8.22可知,要实现这样一个系统采用单元组合仪表是比较复杂的,而且当煤气的成分发生变化时改变调节系统的比值也比较麻烦。但是如果用微型机控制,就可以省去两个开方器、除法器和调节器,所有这些计算都用软件来实现,而且可以用一台微型机控制多个回路。微型机控制原理如图8.23所示 微机控制技术 图8.23 计算机比例控制原理图 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 采用计算机控制的原理与模拟调节系统基本上是一样的。不同的是开方、比值及PID控制算法均由计算机来完成。由于系统硬件大为减少,所以控制系统的可靠性将有所增加。本系统采样、数字滤波、标度变换以及流量计算程序读者可参考第4章的内容自行设计。下面画出比率PID比率控制计算程序的流程图,如图8.24所示。 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 系统中固定比例系数 是根据燃烧的发热值及经验数 据事先计算好的,因此,这种调节方案与恒值系统在原理上没有多大的差别。 但是,在实际生产中,由于燃料的发热值是个变量,故为了节省燃料,可以根据燃料的变化自动改变空气与煤气的比例,这种系统称为自动比例系统。 自动比例系统与固定比例系统在硬件结构上基本一致,不同的只是要根据燃料的成分首先计算出燃料的发热值,然后求出比例系数R(k)。为了节省计算机计算时间,可采用定时校正的办法,每隔一定的时间对R(k)进行一次校正。当新的比例系数 确定后,即可按上述固定比例的方法进行调节。 微机控制技术 图8.24 PID比例控制 流程图 微机控制技术 8.4.5 PID比率控制 值得说明的是,PID算法的几种改进算法是非常重要的,这也是计算机控制系统独特的优点。这种算法不需要增加新设备,而是根据被控对象的要求,对原来位置或增量型PID的算法进行适当的改进,即可大大改善调节系统的调节品质。因此,在计算机控制系统中,有时改进型PID的应用比常规的PID应用还要多。 微机控制技术 8.5 PID参数的整定方法 在数字控制系统中,参数的整定是十分重要的,调节系统中参数整定的好坏直接影响调节品质。

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